DE2748186A1

DE2748186A1 - Abdichteinrichtung

Info

Publication number: DE2748186A1
Application number: DE19772748186
Authority: DE
Inventors: Eugene C Jones
Original assignee: American Hospital Supply Corp
Current assignee: American Hospital Supply Corp
Priority date: 1977-03-10
Filing date: 1977-10-27
Publication date: 1979-02-08
Also published as: FR2383088B1; GB1585701A; JPS53111882A; FR2383088A1; US4106654A

Description

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Rolf Charner

Patentanwalt Augsburg 31 · Postfach 242

Rchlingenstraße 8 Telelon: 0821/36015

Postscheckkonto. München Nr. 1547 89-801

7*39/02/Ch/Fr Augsburg, 26. Oktober 1977

AMERICAN HOSPITAL SUPPLY CORPORATION

17*0 Ridge Avenue

Evanston, Illinois 60201, U.S.A. Abdichte!nrichtung

Die Erfindung betrifft eine Abdichteinrichtung zwischen dem Hals eines Kunststoffbehälters und einer den Hals abschließenden entfernbaren Kappe, wobei sich ein runder Dichtrand von der Kappeninnenseite erstreckt, der in Kontakt steht mit der ringförmigen Oberfläche des Halses.

Eine Abdichteinrichtung ist beispielsweise der US-PS 3 923 183 entnehmbar, die einen Kunststoffbehälter zeigt zur sterilen Aufbewahrung von Flüssigkeiten. Dieser Kunststoffbehälter weist einen halsförmigen Auslaß auf, welcher abgeschlossen ist durch eine entfernbare Abschlußkappe. Diese Kappe wird auf den Hals des Behälters aufgeschraubt und sie weist eine ringförmige Rippe auf, welche sich von der Unterseite der Kappe nach unten erstreckt, wobei diese Rippe beim Aufschrauben gegen die ringförmige Oberfläche des Halses drückt und auf diese Weise eine hermetische Abdichtung bewirkt.

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Obwohl die Abdichtwirkung relativ effektiv ist, so ist es doch schwierig und relativ teuer, diese Teile zu produzieren. Die Verschlußkappe wird spritztechnisch aus Kunststoffmaterial hergestellt und falls be.im Spritzen Luft in die Spritzmasse eindringt, insbesondere in denjenigen Teil, der die Dichtrippe bildet, dann führt dies zu einer Verschlußkappe, welche eine unvollkommene Abdichtung mit dem Hals des Behälters ergibt. Da die Abmessungen der Rippe klein sind, können Dimensionsabweichungen mit dem bloßen Auge nicht erfaßt werden, so daß leicht Ausschuß entstehen kann. Bleiben diese Maßänderungen unentdeckt, kann dies dazu führen, daß die Kunststoffbehälter gefüllt und sterilisiert werden und danach erst entdeckt wird, daß die Abdichtung unvollkommen ist, was zu erheblichen Ausfallkosten führt.

Eine unvollkommene Abdichtung kann auch auf anderen Faktoren beruhen. Üblicherweise werden die Kunststoffbehälter blasgeformt, wobei als abschließender Arbeitsgang der bei der Herstellung entstehende überstehende Teil des Halses abgeschnitten wird. Auf diese Weise entsteht die ringförmige Oberfläche des Halses, gegen welche der runde Dichtrand der Kappe drückt. Bei diesem Abschneiden kann längs der Außenkante der ringförmigen Oberfläche ein gezackter Rand mit einer Abscherhaut entstehen, die, wenn sie zwischen dem runden Dichtrand und der ringförmigen Oberfläche des Halses zu liegen kommt, zu einer ungenügenden Abdichtung zwischen Hals und Kappe führt.

Es besteht die Aufgabe, die Abdichteinrichtung zwischen Kappe und Hals so auszubilden, daß sich auch bei einer preisgünstigen Massenproduktion mit den dort auftreten-

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den Toleranzen eine stets sichere Abdichtung ergibt. Weiterhin ist die Aufgabe zu lösen, eine flüssigkeitsdichte hermetische Abdichtung zwischen Kappe und Hals zu erzielen.

Gelöst wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Anspruches 1. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Die konisch verlaufende Lippe am Halsende übt bei aufgesetzter Kappe eine nach außen gerichtete Kraft gegen die Schulter der Kappe aus, so daß sich eine zuverlässige und im wesentlichen vertikal oder seitlich wirkende hermetische Dichtung zwischen Kappe und Hals ergibt. Die kraftschlüssige Verbindung zwischen Lippe und Schulter bewirkt, daß beim Abschrauben der Kappe ein gleichförmiges Drehmoment erforderlich ist, welches weitgehend unabhängig ist vom Drehmoment, welches beim Aufschrauben der Kappe erforderlich war.

Die Kappe besteht vorzugsweise aus einem relativ steifen Kunststoffmaterial, welches, wenn es der Temperatur in einem Autoklaven ausgesetzt ist, in einem bestimmten beschränkten Maß schrumpft. Ein derartiges Schrumpfen tritt in einem weit größeren Maße auf bei der Kappe als im Hals des Behälters, da die Kappe durch Spritzen des Kunststoffs in einer Form hergestellt wird, während der Behälter durch Blasen erzeugt wird. Bei der kunststoffgespritzten Kappe entsteht daher die maximale Schrumpfung in radialer Richtung, während beim geblasenen Behälter die Schrumpfung in allen Richtungen gleich groß ist. Bei einer DampfSterilisation in einem Temperaturbereich

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von etwa 115 bis 125 C führt daher die Schrumpfung der Kappe zu einer weiteren stärkeren Abdichtung zwischen Kappe und Hals.

Im Anschluß an die Lippe weist der Hals eine schräg verlaufende Lagerfläche auf. Gegen diese Lagerfläche drückt der ringförmige Kontaktteil der Kappe; Auf diese Weise wird die Einschraubtiefe der Kappe begrenzt und weiterhin wird begrenzt das Maß der Verbiegung der Lippe am Hals. Der Kontaktbereich zwischen der Lagerfläche und dem ringförmigen Kontaktbereich an der Kappe ergibt eine weitere Abdichtung zwischen diesen Teilen.

Die Erwärmung bei der Sterilisation bewirkt ein geringfügiges Erweichen des Kunststoffmaterials des Behälters, wodurch die ringförmige Schulter an der Abschlußkappe in die Oberfläche der Behälterlippe eindringt und damit eine Unterschneidung an dieser Oberfläche bewirkt. Wird späterhin die Kappe zur Entleerung des Behälters abgeschraubt, so ist dies mit einem hörbaren Klicken verbunden, wenn die Schulter aus dem Hinterschnitt austritt. Auf diese Weise wird angezeigt, daß die Abdichtung gelöst ist.

Ausführungsbeispiele werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch den Behälterhals mit aufgesetzter Kappe bei einer bekannten Vorrichtung;

Fig. 2 eine Teilschnitt durch die Abdichteinrichtung gemäß der Erfindung;

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Fig. 3A, 3B Einzelheiten der Abdichteinrichtung 4 und 5 in verschiedenen Stellungen und Zuständen während des Aufschraubens der Kappe.

Die Fig. 1 zeigt eine Abdichteinrichtung entsprechend der US-PS 3 923 183. Der Kunststoffbehälter 10 weist einen Hals 11 auf, der eine Ausflußöffnung 12 zum Entfernen der sterilisierten Flüssigkeit aus dem Behälter bildet. Bei einer solchen Flüssigkeit kann es sich beispielsweise um eine sterile Spülflüssigkeit oder um eine sterile intravenöse Lösung handeln. Die Außenfläche des Halses ist mit einem Gewinde 13 versehen, auf welches die Abschlußkappe 14 aufgeschraubt ist, die ein Innengewinde 15 aufweist. Die Kappe weist eine Oberwand 16 und eine Seitenwand 17 auf, die einstückig zueinander sind. Die Unterfläche der Oberwandung ist mit einer ringförmigen Rippe 18 versehen, welche in Richtung auf die Oberfläche 19 des Halses gerichtet ist und die Hauptabdichtung zwischen diesen Teilen bildet. Obwohl diese Kontaktfläche üblicherweise eine wirksame hermetische Abdichtung bewirkt, so kann doch unter bestimmten Umständen durch diese Abdichtung Luft in das Behälterinnere eindringen. Gründe hierfür sind beispielsweise Maßabweichungen in der Rippe infolge des Eindringens von Luft beim Spritzen der Kappe, oder eine Haut bei der Schnittfläche 19 des Halses, wobei eine solche Haut in erster Linie auftritt am Übergang der Fläche 19 zur Außenfläche des Halses. Undichtigkeiten treten in erster Linie auf, wenn das Material der Temperatur im Autoklaven ausgesetzt ist, bei der bestimmte Drücke und Maßänderungen auftreten.

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Die Figur 1 zeigt weiterhin einen äußeren Abschluß 20 und einen Muffenring 21, der gedreht werden kann, um den äußeren Abschluß nach oben zu drücken, wobei die Schweißverbindung 22 zwischen dem äußeren Abschluß und dem Behälter 10 abgerissen wird. Der äußere Abschluß 20 und der Muffenring 21 sind in allen Einzelheiten in der US-PS 3 923 183 beschrieben und gezeigt. Diese Teile sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Der Schnitt gemäß Fig. 2 entspricht demjenigen nach Fig. 1, jedoch sind die Teile, welche die Abdichtung bewirken im größeren Maßstab dargestellt. Der Kunststoffbehälter 10' weist einen Hals 11' auf, der die Ausflußöffnung 12' bildet. Die Abschlußkappe IV weist eine Oberwandung 16' und eine Seitenwandung 17' auf. Die Innenfläche der im wesentlichen zylindrischen Seitenwand ist mit einem Innengewinde 15' versehen, welches in Eingriff steht mit einem Außengewinde 13' des Halses.

Der Hals 11' endet in Abweichung vom Behälterhals 11 in einer hochstehenden ringförmigen Lippe 23, deren nach oben verlaufende Seitenfläche Zh geringfügig schräg nach innen verläuft. Diesbezüglich wird verwiesen auf die Fig. 3A und die gestrichelte Linie in Fig. 2, wobei die Lippe in einer Stellung gezeigt ist, bei der diese nicht nach innen verbogen wird.

Eine nach oben gerichtete ringförmige Lagerfläche 25 erstreckt sich vom unteren Ende der Lippe nach außen, wie dies am besten die Fig. 3A ezigt. Die Flächen 24 und 25 werden während des Blasens des Kunststoffbehälters erzeugt. Eine Schnitt- bzw. Entformhaut 26 bildet sich lediglich an der Stoßstelle zwischen der Lagerfläche 25

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und der äußeren Fläche 27 des Halses, wie in Fig. 3A gezeigt. Dies bedeutet, daß die Haut 26 an einer Stelle entsteht, an der sie in keiner Weise die Abdichtflächen zu beeinflussen vermag, so daß also nicht die Gefahr besteht, daß eine solche Haut oder Kante eine wirksame Abdichtung beeinflußt.

Die Abschlußkappe 14' weist einen inneren ringförmigen Vorsprung 28 auf, welcher angeordnet ist am Übergang der Oberwandung 16' zur Seitenwandung 17*. Dieser Vorsprung weist eine obere Kante 29 auf, welche eine innere ringförmige Schulter bildet, die in Eingriff kommt mit der Seitenfläche 24 der Lippe 30. Weiterhin weist der Vorsprung eine nach unten und außen geneigte Oberfläche 29' auf, welche in einer Unterkante 30 erdet, welche in Bezug auf die Oberkante 29 außen und tiefer liegt und welche einen ringförmigen Kontaktbereich mit der Lagerfläche 25 bildet. Die Kante 30 dient als Anschlag zur Begrenzung der Einschraubtiefe der Kappe 14, wenn die Kappe auf den Hals 11* aufgeschraubt wird.

Der Durchmesser von mindestens einem wesentlichen Teil der kegelstumpfförmig verlaufenden Oberfläche 24 ist größer als der Durchmesser der Schulter 29. Weiterhin befindet sich die Schulter 29 in einem Abstand zur Unterfläche der Oberwandung 16', welcher größer ist als der Vertikalabstand zwischen der Schulter 29 und der Unterkante 30. Auf diese Weise wird erreicht, daß beim Aufschrauben der Abschlußkappe auf den Hals die schräg verlaufende Führungsfläche 29' zuerst in Kontakt tritt mit der Lippe und sodann die Schulter 29 gegen die geneigte Oberfläche 24 drückt, wobei die flexible Lippe 23 nach

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innen gedrückt wird, wie dies in den Fig. 3A, 3B, 4 und 2 zur besseren Verdeutlichung in etwas übertriebener Welse dargestellt ist. Die Fig. 2 und ^ zeigen die Teile, wenn die Kappe in ihre tiefstmögliche Stellung geschraubt ist, bei welcher die Unterkante 30 in Kontakt steht mit der Lagerfläche 25, jedoch bevor eine Sterilisation des Behälters und seines Inhalts stattgefunden hat. Obwohl die Lippe 23 des Kunststoffbehälters flexibel ist, ist sie doch ausreichend steif, um ihrer Verbiegung einen Widerstand entgegenzusetzen. Die Kraft, mit der die Lippe in ihre Ausgangsstellung zurückkehren will, führt zu einer Abdichtwirkung zwischen der Kappe und dem Behälter. Eine weitere Abdichtung wird erreicht zwischen der Unterkante 30 und der Lagerfläche 25 des Halses. Auf diese Weise weist also die Abdichteinrichtung zwei ringförmige Dichtflächen auf.

Wie dargestellt, weisen die Kappe und der Hals ineinandergreifende Gewinde 15' und 13' auf, die dazu dienen, die Kappe in ihre unterste Stellung zu schrauben und in dieser Stellung zu halten. Es ist natürlich selbstverständlich, daß auch andere Verbindungsmittel dazu dienen können, die Kappe auf dem Hals zu befestigen und lösbar zu halten, wie beispielsweise ein Bajonettverschluß.

Der Behälter kann aus Polypropylen, Polyäthylen hoher Dichte, aus einem Äthylen-Propylencopolymer oder einem anderen geeigneten thermoplastischen Material bestehen, welches blasverformt werden kann und ausreichend zäh und flexibel ist.

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Ist eine Dampfsterilisation des Behälters und seines Inhalts erforderlich, dann ist es klar, daß die Kappe 14' und der Behälter 10* aus einem Material bestehen müssen, welches der autoklaven Temperatur von beispielsweise 115 bis 125 C widersteht. Die Zusammensetzung und/oder Konstruktion der Kappe sollte so sein, daß diese bei einer Erwärmung radial nach innen schrumpft und zwar soll die Schrumpfung größer sein als die entsprechende Schrumpfung des Halses. Dies wird erreicht durch spritztechnisches Herstellen der Kappe, wobei das Einspritzen in die Form von der Mitte aus erfolgt. Jedoch können auch andere Techniken und Materialien verwendet werden, um das gleiche Ergebnis zu erhalten. Der Behälter dagegen wird blastechnisch hergestellt, wobei der Hals II¹ geformt wird unter Druck mit einer geringfügigen radialen Orientierung des thermoplastischen Materials. Die radial nach innen gerichtete Schrumpfung des Behälterhalses ist, falls sie überhaupt auftritt, deshalb geringer als die radiale Schrumpfung der Seitenwand der Abschlußkappe. Als wesentlicher Unterschied zu den bekannten Konstruktionen, insbesondere zu der Konstruktion nach Fig. 1 besteht darin, daß die Unterschiede im Schrumpfen bei den bekannten Konstruktionen eine Verminderung der Abdichtkraft bewirken, die so weit gehen kann, daß die Abdichtung aufgehoben wird. Im Gegensatz dazu bewirkt die Relativschrumpfung der Kappe 14' in Bezug auf den Hals 11', daß die Wirksamkeit der Abdichtung zusätzlich erhöht wird, wobei die Schulter 29 fest gegen die geneigte Seitenfläche 24 der Lippe 23 gedrückt wird. Wird ein Kunststoffmaterial für den Behälter verwendet, welches bei der Temperatur im Autoklaven geringfügig erweicht,

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dann wird die Schulter 29 in beschränktem Maße in die Oberfläche 2 k der Lippe eindringen und bildet dort einen Hinterschnitt 31, wie er in Fig. 5 gezeigt ist. Wird die Kappe abgeschraubt, dann entsteht hierbei ein hörbares Klicken, welches auftritt, wenn die Schulter aus dem Hinterschnitt austritt. Dieses hörbare Klicken tritt nicht auf, wenn die Kappe wieder von neuem auf den Hals aufgeschraubt und von dort abgeschraubt wird. Auf diese Weise stellt das Klicken ein höhrbares Signal dar, das anzeigt, daß die Kappe nach dem Sterilisieren erstmals entfernt wird.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Dipl.-Ing. -iS

Rolf Charrier

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Augsburg 31 · Postfach 242

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Telefon: 0821/36015 Anm.: American Hospital Supply

Postscheckkonto: München Nr. 1547 89-801 Corporation

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Patentansprüche

Abdichteinrichtung zwischen dem Hals eines Kunststoffbehälters und einer den Hals abschließenden entfernbaren Kappe, wobei sich ein runder Dichtrand von der Kappeninnenseite erstreckt, der in Kontakt steht mit der ringförmigen Oberfläche des Halses, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Oberfläche des Halses aus einer Lippe besteht, die eine nach oben und innen verlaufende Außenfläche aufweist und der Oichtrand der Kappe eine Schulter aufweist, die bei aufgeschraubter Kappe gegen die Außenfläche der Lippe drückt und hierbei die Lippe nach innen biegt.

2. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Halses ein Außengewinde und die Innenfläche der Kappe ein Innengewinde aufweist, welche bei aufgeschraubter Kappe miteinander in Eingriff stehen.

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3. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter ringförmig ist und auf ihren gesamten Umfang in Kontakt mit der Lippe steht.

k. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k en η ζ e i c h η e t , daß die Kappe aus einem
steifen Kunststoffmaterial besteht.

5. Abdichteinrichtung nach Anspruch 4·, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe spritztechnisch hergestellt ist und bei höheren Temperaturen
in beschränktem Umfange schrumpft.

6. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Unterkante der Lippe eine nach außen verlaufende ringförmige Lagerfläche sich erstreckt und die Kappe an ihrem Dichtrand eine Unterkante aufweist, welche bei aufgeschraubter Kappe in Kontakt mit dieser Lagerfläche
tritt und hierbei die Einschraubtiefe der Kappe begrenzt.

7. Abdichteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante des
Dichtrandes unterhalb der Schulter verläuft und der vertikale Abstand zwischen der Schulter und dem Dichtrand kleiner ist als der vertikale Abstand zwischen der Schulter und der Unterfläche der Oberwandung der Kappe.

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β. Abdichteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Unterkante zusammen mit der Lagerfläche eine weitere Dichtfläche bilden.

9. Abdichteinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter und die Unterkante die obere und untere Kante eines ringförmigen inneren Vorsprungs bilden, welcher an der Verbindung zwischen der Oberwand und der Seitenwand der Kappe angeordnet ist.

10. Abdichteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterkante dieses Vorsprunges einen Durchmesser aufweist, der größer ist als derjenige der oberen ringförmigen Schulter.

11. Abdichteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei aufgeschraubter Kappe und nach Einbringen in einen Autoklaven die Schulter sich nach innen in die Seitenfläche der Lippe erstreckt.

12. Abdichteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulter ringförmig ausgebildet ist und über ihren gesamten Umfang in Kontakt steht mit der Lippe, die Seltenfläche der Lippe kegelstumpfförmig ausgebildet ist und einen Hindestdurchmesser aufweist, der kleiner ist als der Durchmesser der Schulter und einen Maximaldurchmesser hat, der größer ist als der Durchmesser dieser Schulter.

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13. Abdichteinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ringförmige innere Vorsprung eine nach unten und außen geneigte ringförmige Fläche aufweist, welche zwischen der Schulter und der Unterkante angeordnet ist.

14. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kappe bei höheren Temperaturen eine größere radiale Schrumpfung aufweist als der Hals des Behälters.

15. Abdichteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff des Behälters bei höherer Temperatur, insbesondere bei Autoklaventemperatur geringfügig erweicht und bei aufgesetzter Kappe die Schulter geringfügig in die Lippen eindringt und dort einen Hinterschnitt erzeugt.

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